JP2014161944A - Profile adjustment method of polishing member used in polishing device, and polishing device - Google Patents
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Abstract
【課題】目標とする研磨部材のプロファイルを実現することができる研磨部材のプロファイル調整方法を提供する。
【解決手段】本方法は、ドレッサ5の揺動方向に沿って研磨部材10上に予め設定された複数の揺動区間Z1〜Z5のそれぞれにおいて研磨部材10の表面高さを測定し、表面高さの測定値から得られた現在のプロファイルと、研磨部材10の目標プロファイルとの差分を計算し、その差分がなくなるように複数の揺動区間Z1〜Z5でのドレッサ5の移動速度を補正する。
【選択図】図5A polishing member profile adjusting method capable of realizing a target polishing member profile is provided.
In this method, the surface height of the polishing member is measured in each of a plurality of swing sections Z1 to Z5 preset on the polishing member along the swinging direction of the dresser. The difference between the current profile obtained from the measured value and the target profile of the polishing member 10 is calculated, and the moving speed of the dresser 5 in the plurality of swing sections Z1 to Z5 is corrected so as to eliminate the difference. .
[Selection] Figure 5
Description
本発明は、ウェハなどの基板を研磨する研磨装置に使用される研磨部材のプロファイル調整方法に関するものである。
また、本発明は、基板を研磨するための研磨装置に関するものである。
The present invention relates to a method for adjusting a profile of a polishing member used in a polishing apparatus for polishing a substrate such as a wafer.
The present invention also relates to a polishing apparatus for polishing a substrate.
近年、半導体デバイスの高集積化が進むにつれて、回路の配線が微細化し、集積されるデバイスの寸法もより微細化されつつある。そこで、表面に例えば金属等の膜が形成されたウェハを研磨して、ウェハの表面を平坦化する工程が必要となっている。この平坦化法の一つとして、化学機械研磨(CMP)装置による研磨がある。化学機械研磨装置は、研磨部材(研磨布、研磨パッド等)と、ウェハ等の研磨対象物を保持する保持部(トップリング、研磨ヘッド、チャック等)とを有している。そして、研磨対象物の表面(被研磨面)を研磨部材の表面に押し当て、研磨部材と研磨対象物との間に研磨液(砥液、薬液、スラリー、純水等)を供給しつつ、研磨部材と研磨対象物とを相対運動させることにより、研磨対象物の表面を平坦に研磨するようにしている。化学機械研磨装置による研磨によれば、化学的研磨作用と機械的研磨作用により良好な研磨が行われる。 In recent years, with the progress of high integration of semiconductor devices, circuit wiring has been miniaturized, and the dimensions of the integrated devices are being further miniaturized. Therefore, it is necessary to polish a wafer having a film of metal or the like formed on its surface to flatten the surface of the wafer. As one of the planarization methods, there is polishing by a chemical mechanical polishing (CMP) apparatus. The chemical mechanical polishing apparatus has a polishing member (a polishing cloth, a polishing pad, etc.) and a holding part (a top ring, a polishing head, a chuck, etc.) for holding an object to be polished such as a wafer. Then, the surface of the polishing object (surface to be polished) is pressed against the surface of the polishing member, and while supplying a polishing liquid (abrasive liquid, chemical liquid, slurry, pure water, etc.) between the polishing member and the polishing object, By relatively moving the polishing member and the polishing object, the surface of the polishing object is polished flat. According to the polishing by the chemical mechanical polishing apparatus, good polishing is performed by the chemical polishing action and the mechanical polishing action.
この様な化学機械研磨装置に用いられる研磨部材の材料としては、一般に発泡樹脂や不織布が用いられている。研磨部材の表面には微細な凹凸が形成されており、この微細な凹凸は、目詰まり防止や研磨抵抗の低減に効果的なチップポケットとして作用する。しかし、研磨部材で研磨対象物の研磨を続けると、研磨部材表面の微細な凹凸が潰れてしまい、研磨レートの低下を引き起こす。このため、ダイヤモンド粒子などの多数の砥粒を電着させたドレッサで研磨部材表面のドレッシング(目立て)を行い、研磨部材表面に微細な凹凸を再形成する。 As a material of the polishing member used in such a chemical mechanical polishing apparatus, a foamed resin or a nonwoven fabric is generally used. Fine irregularities are formed on the surface of the polishing member, and the minute irregularities act as chip pockets effective for preventing clogging and reducing polishing resistance. However, if polishing of the object to be polished is continued with the polishing member, fine irregularities on the surface of the polishing member are crushed, causing a reduction in the polishing rate. For this reason, dressing (sharpening) of the surface of the polishing member is performed with a dresser in which a large number of abrasive grains such as diamond particles are electrodeposited, and fine irregularities are re-formed on the surface of the polishing member.
研磨部材のドレッシング方法としては、研磨部材の研磨で使用される領域と同等かそれよりも大きいドレッサ(大径ドレッサ)を使用する方法や、研磨部材の研磨で使用される領域よりも小さいドレッサ(小径ドレッサ)を使用する方法がある。大径ドレッサを使用する場合、例えばドレッサの位置を固定してドレッサを回転させながら、砥粒が電着されているドレッシング面を回転している研磨部材に押し付けてドレッシングする。小径ドレッサを使用する場合、例えば回転するドレッサを移動(円弧状や直線状に往復運動、揺動)させながら、ドレッシング面を回転している研磨部材に押し付けてドレッシングする。なおこのように研磨部材を回転させながらドレッシングする場合、研磨部材の全表面のうち実際に研磨のために使用される領域は研磨部材の回転中心を中心とする円環形状の領域である。 As a dressing method of the polishing member, a method using a dresser (large diameter dresser) equal to or larger than a region used for polishing the polishing member, or a dresser (smaller than a region used for polishing the polishing member) There is a method using a small diameter dresser). When using a large-diameter dresser, for example, the dressing surface on which the abrasive grains are electrodeposited is pressed against the rotating polishing member while performing dressing while rotating the dresser while fixing the position of the dresser. When using a small-sized dresser, for example, the dressing surface is pressed against the rotating polishing member while dressing the rotating dresser while moving (reciprocating or swinging in a circular or linear shape). When dressing while rotating the polishing member in this way, the region actually used for polishing of the entire surface of the polishing member is an annular region centering on the rotation center of the polishing member.
研磨部材のドレッシングの際に、微量ではあるが研磨部材の表面が削り取られる。したがって、適切にドレッシングが行われないと研磨部材の表面に不適切なうねりが生じ、被研磨面内で研磨レートのばらつきが生じるという不都合がある。研磨レートのばらつきは、研磨不良の原因となるため、研磨部材の表面に不適切なうねりを生じさせないようなドレッシングを行う必要がある。即ち、研磨部材の適切な回転速度、ドレッサの適切な回転速度、適切なドレッシング荷重、小径ドレッサの場合はドレッサの適切な移動速度といった、適切なドレッシング条件でドレッシングを行うことで研磨レートのばらつきを回避している。 At the time of dressing the polishing member, the surface of the polishing member is scraped off even though the amount is small. Therefore, if dressing is not performed appropriately, the surface of the polishing member will be improperly undulated and there will be a disadvantage that the polishing rate will vary within the surface to be polished. Variations in the polishing rate cause poor polishing, and it is necessary to perform dressing that does not cause inappropriate undulations on the surface of the polishing member. That is, dispersion of the polishing rate is achieved by performing dressing under appropriate dressing conditions such as an appropriate rotation speed of the polishing member, an appropriate rotation speed of the dresser, an appropriate dressing load, and an appropriate moving speed of the dresser in the case of a small-diameter dresser. It is avoiding.
特許文献1には、ドレッサの揺動区間ごとに予め設定された速度でドレッサを揺動させることで、研磨部材の表面を均一にすることが開示されている。しかしながら、従来のドレッシング方法では、意図した研磨部材のプロファイルが得られないことがあった。
本発明は、このような従来の問題点を解決するためになされたもので、目標とする研磨部材のプロファイルを実現することができる研磨部材のプロファイル調整方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、そのような研磨部材のプロファイル調整方法を実行することができる研磨装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a polishing member profile adjustment method capable of realizing a target polishing member profile.
Another object of the present invention is to provide a polishing apparatus capable of executing such a method for adjusting the profile of the polishing member.
上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、基板の研磨装置に使用される研磨部材のプロファイルを調整する方法であって、ドレッサを前記研磨部材上で揺動させて該研磨部材をドレッシングし、前記ドレッサの揺動方向に沿って前記研磨部材上に予め設定された複数の揺動区間のそれぞれにおいて前記研磨部材の表面高さを測定し、前記表面高さの測定値から得られた現在のプロファイルと、前記研磨部材の目標プロファイルとの差分を計算し、前記差分がなくなるように前記複数の揺動区間での前記ドレッサの移動速度を補正することを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, one aspect of the present invention is a method for adjusting a profile of a polishing member used in a polishing apparatus for a substrate, wherein the polishing member is swung on the polishing member. Dressing and measuring the surface height of the polishing member in each of a plurality of swing sections preset on the polishing member along the swinging direction of the dresser, and obtaining from the measured value of the surface height The difference between the obtained current profile and the target profile of the polishing member is calculated, and the movement speed of the dresser in the plurality of swing sections is corrected so that the difference is eliminated.
本発明の好ましい態様は、前記現在のプロファイルと前記目標プロファイルとの差分を計算する工程は、前記表面高さの測定値から前記研磨部材のカットレートを前記複数の揺動区間について算出し、前記算出されたカットレートと、前記複数の揺動区間についてそれぞれ予め設定された目標カットレートとの差分を計算する工程であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ドレッサの移動速度を補正する工程は、前記算出されたカットレートと前記目標カットレートとの差分に従って、前記複数の揺動区間での前記研磨部材上の前記ドレッサの移動速度を補正する工程であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記算出されたカットレートと前記目標カットレートとの差分を計算する工程は、前記目標カットレートに対する前記算出されたカットレートの比率であるカットレート比を計算する工程であり、前記ドレッサの移動速度を補正する工程は、前記複数の揺動区間での前記研磨部材上の前記ドレッサの移動速度に前記カットレート比をそれぞれ乗算する工程であることを特徴とする。
In a preferred aspect of the present invention, the step of calculating a difference between the current profile and the target profile calculates a cut rate of the polishing member for the plurality of swing sections from the measured value of the surface height, It is a step of calculating a difference between the calculated cut rate and a preset target cut rate for each of the plurality of swing sections.
In a preferred aspect of the present invention, the step of correcting the movement speed of the dresser includes the step of correcting the dresser on the polishing member in the plurality of swing sections according to the difference between the calculated cut rate and the target cut rate. This is a step of correcting the moving speed.
In a preferred aspect of the present invention, the step of calculating the difference between the calculated cut rate and the target cut rate is a step of calculating a cut rate ratio that is a ratio of the calculated cut rate to the target cut rate. And the step of correcting the moving speed of the dresser is a step of multiplying the moving speed of the dresser on the polishing member in the plurality of swing sections by the cut rate ratio, respectively.
本発明の好ましい態様は、前記ドレッサの移動速度を補正した後の前記研磨部材のドレッシング時間を算出し、前記ドレッサの移動速度を補正する前の前記研磨部材のドレッシング時間と、前記補正後のドレッシング時間と差分をなくすための調整係数を、前記補正された移動速度に乗算する工程をさらに含むことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記調整係数は、前記補正前のドレッシング時間に対する前記補正後のドレッシング時間の比であることを特徴とする。
In a preferred aspect of the present invention, the dressing time of the polishing member after correcting the moving speed of the dresser is calculated, the dressing time of the polishing member before correcting the moving speed of the dresser, and the dressing after the correction. The method further includes the step of multiplying the corrected moving speed by an adjustment coefficient for eliminating time and difference.
In a preferred aspect of the present invention, the adjustment coefficient is a ratio of the dressing time after correction to the dressing time before correction.
本発明の好ましい態様は、前記研磨部材によって研磨された前記基板の膜厚を測定し、前記膜厚の測定値から得られた残膜厚プロファイルと、目標膜厚プロファイルとの差分に基づいて、前記補正された移動速度をさらに補正することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記補正された移動速度をさらに補正する工程は、前記膜厚の測定値から前記基板の半径方向に並ぶ複数の領域での前記基板の研磨レートを算出し、前記複数の領域について予め設定された目標研磨レートを準備し、前記複数の領域に対応する前記揺動区間での前記研磨部材のカットレートを算出し、前記研磨レート、前記目標研磨レート、および前記カットレートから補正係数を計算し、前記補正係数を前記揺動区間での前記補正された移動速度に乗算する工程であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記基板の初期膜厚プロファイルと目標膜厚プロファイルを取得し、前記初期膜厚プロファイルと前記目標膜厚プロファイルとの差分から、目標研磨量の分布を算出し、前記目標研磨量の分布に基づいて、前記補正された移動速度をさらに補正することを特徴とする。
A preferred embodiment of the present invention measures the film thickness of the substrate polished by the polishing member, and based on the difference between the remaining film thickness profile obtained from the measurement value of the film thickness and the target film thickness profile, The corrected moving speed is further corrected.
In a preferred aspect of the present invention, the step of further correcting the corrected moving speed calculates a polishing rate of the substrate in a plurality of regions arranged in a radial direction of the substrate from the measured value of the film thickness, A target polishing rate set in advance for each of the regions is calculated, a cut rate of the polishing member in the swing section corresponding to the plurality of regions is calculated, the polishing rate, the target polishing rate, and the cut rate The correction coefficient is calculated from the above, and the correction coefficient is multiplied by the corrected moving speed in the swing section.
In a preferred aspect of the present invention, an initial film thickness profile and a target film thickness profile of the substrate are acquired, a target polishing amount distribution is calculated from a difference between the initial film thickness profile and the target film thickness profile, and the target The corrected moving speed is further corrected based on the distribution of the polishing amount.
本発明の他の態様は、基板を研磨する研磨装置であって、研磨部材を支持する研磨テーブルと、前記研磨部材に基板を押し付けるトップリングと、前記研磨部材上で揺動することにより該研磨部材をドレッシングするドレッサと、前記研磨部材のプロファイルを調整するドレッシング監視装置と、前記ドレッサの揺動方向に沿って前記研磨部材上に予め設定された複数の揺動区間のそれぞれにおいて前記研磨部材の表面高さを測定する表面高さ測定機とを備え、前記ドレッシング監視装置は、前記表面高さの測定値から得られた現在のプロファイルと、前記研磨部材の目標プロファイルとの差分を計算し、前記差分がなくなるように前記複数の揺動区間での前記ドレッサの移動速度を補正することを特徴とする。 Another aspect of the present invention is a polishing apparatus for polishing a substrate, the polishing table supporting a polishing member, a top ring that presses the substrate against the polishing member, and swinging on the polishing member. A dresser for dressing the member; a dressing monitoring device for adjusting a profile of the polishing member; and a plurality of swing sections preset on the polishing member along a swinging direction of the dresser. A surface height measuring device for measuring the surface height, the dressing monitoring device calculates a difference between a current profile obtained from the measurement value of the surface height and a target profile of the polishing member; The moving speed of the dresser in the plurality of swing sections is corrected so that the difference is eliminated.
本発明の好ましい態様は、前記ドレッシング監視装置によって実行される前記現在のプロファイルと前記目標プロファイルとの差分を計算する工程は、前記表面高さの測定値から前記研磨部材のカットレートを前記複数の揺動区間について算出し、前記算出されたカットレートと、前記複数の揺動区間についてそれぞれ予め設定された目標カットレートとの差分を計算する工程であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ドレッシング監視装置によって実行される前記ドレッサの移動速度を補正する工程は、前記算出されたカットレートと前記目標カットレートとの差分に従って、前記複数の揺動区間での前記研磨部材上の前記ドレッサの移動速度を補正する工程であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ドレッシング監視装置によって実行される前記算出されたカットレートと前記目標カットレートとの差分を計算する工程は、前記目標カットレートに対する前記算出されたカットレートの比率であるカットレート比を計算する工程であり、前記ドレッシング監視装置によって実行される前記ドレッサの移動速度を補正する工程は、前記複数の揺動区間での前記研磨部材上の前記ドレッサの移動速度に前記カットレート比をそれぞれ乗算する工程であることを特徴とする。
In a preferred aspect of the present invention, the step of calculating a difference between the current profile and the target profile executed by the dressing monitoring apparatus is configured to calculate a cut rate of the polishing member from the measured surface height. It is a step of calculating a swing section and calculating a difference between the calculated cut rate and a preset target cut rate for each of the plurality of swing sections.
In a preferred aspect of the present invention, the step of correcting the moving speed of the dresser executed by the dressing monitoring device is performed according to the difference between the calculated cut rate and the target cut rate. It is a step of correcting the moving speed of the dresser on the polishing member.
In a preferred aspect of the present invention, the step of calculating the difference between the calculated cut rate and the target cut rate executed by the dressing monitoring device is a ratio of the calculated cut rate to the target cut rate. A step of calculating a cut rate ratio, and the step of correcting the moving speed of the dresser executed by the dressing monitoring device includes the cutting speed to the moving speed of the dresser on the polishing member in the plurality of swinging sections. It is a step of multiplying each rate ratio.
本発明の好ましい態様は、前記ドレッシング監視装置は、前記ドレッサの移動速度を補正した後の前記研磨部材のドレッシング時間を算出し、前記ドレッサの移動速度を補正する前の前記研磨部材のドレッシング時間と、前記補正後のドレッシング時間と差分をなくすための調整係数を、前記補正された移動速度に乗算する工程をさらに行うことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記調整係数は、前記補正前のドレッシング時間に対する前記補正後のドレッシング時間の比であることを特徴とする。
In a preferred aspect of the present invention, the dressing monitoring device calculates the dressing time of the polishing member after correcting the moving speed of the dresser, and the dressing time of the polishing member before correcting the moving speed of the dresser. The method further includes the step of multiplying the corrected moving speed by an adjustment coefficient for eliminating the difference from the corrected dressing time.
In a preferred aspect of the present invention, the adjustment coefficient is a ratio of the dressing time after correction to the dressing time before correction.
本発明の好ましい態様は、前記研磨装置は、前記研磨部材によって研磨された前記基板の膜厚を測定する膜厚測定機をさらに備え、前記ドレッシング監視装置は、前記膜厚の測定値から得られた残膜厚プロファイルと、目標膜厚プロファイルとの差分に基づいて、前記補正された移動速度をさらに補正することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ドレッシング監視装置によって実行される前記補正された移動速度をさらに補正する工程は、前記膜厚の測定値から前記基板の半径方向に並ぶ複数の領域での前記基板の研磨レートを算出し、前記複数の領域について予め設定された目標研磨レートを準備し、前記複数の領域に対応する前記揺動区間での前記研磨部材のカットレートを算出し、前記研磨レート、前記目標研磨レート、および前記カットレートから補正係数を計算し、前記補正係数を前記揺動区間での前記補正された移動速度に乗算する工程であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ドレッシング監視装置は、前記基板の初期膜厚プロファイルと目標膜厚プロファイルを取得し、前記初期膜厚プロファイルと前記目標膜厚プロファイルとの差分から、目標研磨量の分布を算出し、前記目標研磨量の分布に基づいて、前記補正された移動速度をさらに補正することを特徴とする。
In a preferred aspect of the present invention, the polishing apparatus further includes a film thickness measuring device that measures the film thickness of the substrate polished by the polishing member, and the dressing monitoring apparatus is obtained from the measured value of the film thickness. Further, the corrected moving speed is further corrected based on the difference between the remaining film thickness profile and the target film thickness profile.
In a preferred aspect of the present invention, the step of further correcting the corrected moving speed executed by the dressing monitoring device includes the step of measuring the substrate in a plurality of regions arranged in the radial direction of the substrate from the measured value of the film thickness. A polishing rate is calculated, a target polishing rate set in advance for the plurality of regions is prepared, a cut rate of the polishing member in the swing section corresponding to the plurality of regions is calculated, the polishing rate, A correction coefficient is calculated from a target polishing rate and the cut rate, and the correction coefficient is multiplied by the corrected moving speed in the swing section.
In a preferred aspect of the present invention, the dressing monitoring apparatus acquires an initial film thickness profile and a target film thickness profile of the substrate, and a distribution of a target polishing amount from a difference between the initial film thickness profile and the target film thickness profile. And the corrected moving speed is further corrected based on the distribution of the target polishing amount.
本発明によれば、ドレッサによってドレッシングされた研磨部材の表面高さの測定値から研磨部材の現在のプロファイルが生成され、目標プロファイルとこの現在のプロファイルとの差分に基づいて、研磨部材上のドレッサの移動速度が補正される。このようにして補正された移動速度でドレッサを揺動させることで、目標プロファイルを精度良く実現することができる。 In accordance with the present invention, a current profile of the abrasive member is generated from a measurement of the surface height of the abrasive member dressed by the dresser, and based on the difference between the target profile and the current profile, the dresser on the abrasive member. The movement speed is corrected. By swinging the dresser at the movement speed corrected in this way, the target profile can be realized with high accuracy.
図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。図1は、ウェハなどの基板を研磨する研磨装置を示す模式図である。図1に示すように、研磨装置は、研磨パッド(研磨部材)10を保持する研磨テーブル9と、ウェハWを研磨するための研磨ユニット1と、研磨パッド10上に研磨液を供給する研磨液供給ノズル4と、ウェハWの研磨に使用される研磨パッド10をコンディショニング(ドレッシング)するドレッシングユニット2とを備えている。研磨ユニット1およびドレッシングユニット2は、ベース3上に設置されている。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view showing a polishing apparatus for polishing a substrate such as a wafer. As shown in FIG. 1, the polishing apparatus includes a polishing table 9 that holds a polishing pad (polishing member) 10, a
研磨ユニット1は、トップリングシャフト18の下端に連結されたトップリング(基板保持部)20を備えている。トップリング20は、その下面にウェハWを真空吸着により保持するように構成されている。トップリングシャフト18は、図示しないモータの駆動により回転し、このトップリングシャフト18の回転により、トップリング20およびウェハWが回転する。トップリングシャフト18は、図示しない上下動機構(例えば、サーボモータおよびボールねじなどから構成される)により研磨パッド10に対して上下動するようになっている。
The polishing
研磨テーブル9は、その下方に配置されるモータ13に連結されている。研磨テーブル9は、その軸心まわりにモータ13によって回転される。研磨テーブル9の上面には研磨パッド10が貼付されており、研磨パッド10の上面がウェハWを研磨する研磨面10aを構成している。
The polishing table 9 is connected to a
ウェハWの研磨は次のようにして行われる。トップリング20および研磨テーブル9をそれぞれ回転させ、研磨パッド10上に研磨液を供給する。この状態で、ウェハWを保持したトップリング20を下降させ、さらにトップリング20内に設置されたエアバッグからなる加圧機構(図示せず)によりウェハWを研磨パッド10の研磨面10aに押し付ける。ウェハWと研磨パッド10とは研磨液の存在下で互いに摺接され、これによりウェハWの表面が研磨され、平坦化される。
The polishing of the wafer W is performed as follows. The
ドレッシングユニット2は、研磨パッド10の研磨面10aに接触するドレッサ5と、ドレッサ5に連結されたドレッサ軸16と、ドレッサ軸16の上端に設けられたエアシリンダ19と、ドレッサ軸16を回転自在に支持するドレッサアーム17とを備えている。ドレッサ5の下面にはダイヤモンド粒子などの砥粒が固定されている。ドレッサ5の下面は、研磨パッド10をドレッシングするドレッシング面を構成する。
The
ドレッサ軸16およびドレッサ5は、ドレッサアーム17に対して上下動可能となっている。エアシリンダ19は、研磨パッド10へのドレッシング荷重をドレッサ5に付与する装置である。ドレッシング荷重は、エアシリンダ19に供給される空気圧により調整することができる。
The
ドレッサアーム17はモータ56に駆動されて、支軸58を中心として揺動するように構成されている。ドレッサ軸16は、ドレッサアーム17内に設置された図示しないモータにより回転し、このドレッサ軸16の回転により、ドレッサ5がその軸心まわりに回転する。エアシリンダ19は、ドレッサ軸16を介してドレッサ5を所定の荷重で研磨パッド10の研磨面10aに押圧する。
The
研磨パッド10の研磨面10aのコンディショニングは次のようにして行われる。研磨テーブル9および研磨パッド10をモータ13により回転させ、図示しないドレッシング液供給ノズルからドレッシング液(例えば、純水)を研磨パッド10の研磨面10aに供給する。さらに、ドレッサ5をその軸心まわりに回転させる。ドレッサ5はエアシリンダ19により研磨面10aに押圧され、ドレッサ5の下面(ドレッシング面)を研磨面10aに摺接させる。この状態で、ドレッサアーム17を旋回させ、研磨パッド10上のドレッサ5を研磨パッド10の略半径方向に揺動させる。研磨パッド10は、回転するドレッサ5により削り取られ、これにより研磨面10aのコンディショニングが行われる。
Conditioning of the polishing
ドレッサアーム17には、研磨面10aの高さを測定するパッド高さセンサ(表面高さ測定機)40が固定されている。また、ドレッサ軸16には、パッド高さセンサ40に対向してセンサターゲット41が固定されている。センサターゲット41は、ドレッサ軸16およびドレッサ5と一体に上下動し、一方、パッド高さセンサ40の上下方向の位置は固定されている。パッド高さセンサ40は変位センサであり、センサターゲット41の変位を測定することで、研磨面10aの高さ(研磨パッド10の厚さ)を間接的に測定することができる。センサターゲット41はドレッサ5に連結されているので、パッド高さセンサ40は、研磨パッド10のコンディショニング中に研磨面10aの高さを測定することができる。
A pad height sensor (surface height measuring machine) 40 for measuring the height of the polishing
パッド高さセンサ40は、研磨面10aに接するドレッサ5の上下方向の位置から研磨面10aを間接的に測定する。したがって、ドレッサ5の下面(ドレッシング面)が接触している研磨面10aの高さの平均がパッド高さセンサ40によって測定される。パッド高さセンサ40としては、リニアスケール式センサ、レーザ式センサ、超音波センサ、または渦電流式センサなどのあらゆるタイプのセンサを用いることができる。
The
パッド高さセンサ40は、ドレッシング監視装置60に接続されており、パッド高さセンサ40の出力信号(すなわち、研磨面10aの高さの測定値)がドレッシング監視装置60に送られるようになっている。ドレッシング監視装置60は、研磨面10aの高さの測定値から、研磨パッド10のプロファイル(研磨面10aの断面形状)を取得し、さらに研磨パッド10のコンディショニングが正しく行われているか否かを判定する機能を備えている。
The
研磨装置は、研磨テーブル9および研磨パッド10の回転角度を測定するテーブルロータリエンコーダ31と、ドレッサ5の旋回角度を測定するドレッサロータリエンコーダ32とを備えている。これらテーブルロータリエンコーダ31およびドレッサロータリエンコーダ32は、角度の絶対値を測定するアブソリュートエンコーダである。これらのロータリエンコーダ31,32はドレッシング監視装置60に接続されており、ドレッシング監視装置60はパッド高さセンサ40による研磨面10aの高さ測定時における、研磨テーブル9および研磨パッド10の回転角度、さらにはドレッサ5の旋回角度を取得することができる。
The polishing apparatus includes a
ドレッサ5は、自在継ぎ手15を介してドレッサ軸16に連結されている。ドレッサ軸16は図示しないモータに連結されている。ドレッサ軸16はドレッサアーム17に回転自在に支持されており、このドレッサアーム17により、ドレッサ5は研磨パッド10に接触しながら、図2に示すように研磨パッド10の半径方向に揺動するようになっている。自在継ぎ手15は、ドレッサ5の傾動を許容しつつ、ドレッサ軸16の回転をドレッサ5に伝達するように構成されている。ドレッサ5、自在継ぎ手15、ドレッサ軸16、ドレッサアーム17、および図示しない回転機構などにより、ドレッシングユニット2が構成されている。このドレッシングユニット2には、ドレッサ5の摺動距離をシミュレーションにより求めるドレッシング監視装置60が電気的に接続されている。このドレッシング監視装置60としては、専用または汎用のコンピュータを用いることができる。
The
ドレッサ5の下面にはダイヤモンド粒子などの砥粒が固定されている。この砥粒が固定されている部分が、研磨パッド10の研磨面をドレッシングするドレッシング面を構成している。図3(a)乃至図3(c)は、それぞれドレッシング面の例を示す図である。図3(a)に示す例では、ドレッサ5の下面全体に砥粒が固定されており、円形のドレッシング面が形成されている。図3(b)に示す例では、ドレッサ5の下面の周縁部に砥粒が固定されており、リング状のドレッシング面が形成されている。図3(c)に示す例では、ドレッサ5の中心まわりに略等間隔に配列された複数の小径ペレットの表面に砥粒が固定されており、複数の円形のドレッシング面が形成されている。
Abrasive grains such as diamond particles are fixed to the lower surface of the
研磨パッド10をドレッシングするときは、図1に示すように、研磨パッド10を矢印の方向に所定の回転速度で回転させ、ドレッサ5を図示しない回転機構によって矢印の方向に所定の回転速度で回転させる。そして、この状態で、ドレッサ5のドレッシング面(砥粒が配置された面)を研磨パッド10に所定のドレッシング荷重で押圧して研磨パッド10のドレッシングを行う。また、ドレッサアーム17によってドレッサ5が研磨パッド10上を揺動することによって、研磨パッド10の研磨で使用される領域(研磨領域、即ちウェハ等の研磨対象物を研磨する領域)をドレッシングすることができる。
When dressing the
ドレッサ5が自在継ぎ手15を介してドレッサ軸16に連結されているので、ドレッサ軸16が研磨パッド10の表面に対して少し傾いていても、ドレッサ5のドレッシング面は研磨パッド10に適切に当接する。研磨パッド10の上方には、研磨パッド10の表面粗さを測定するパッド粗さ測定器35が配置されている。このパッド粗さ測定器35としては、光学式などの公知の非接触型の表面粗さ測定器を使用することができる。パッド粗さ測定器35はドレッシング監視装置60に接続されており、研磨パッド10の表面粗さの測定値がドレッシング監視装置60に送られるようになっている。
Since the
研磨テーブル9内には、ウェハWの膜厚を測定する膜厚センサ(膜厚測定機)50が配置されている。膜厚センサ50は、トップリング20に保持されたウェハWの表面を向いて配置されている。膜厚センサ50は、研磨テーブル9の回転に伴ってウェハWの表面を横切って移動しながら、ウェハWの膜厚を測定する膜厚測定機である。膜厚センサ50としては、渦電流センサ、光学式センサなどの非接触タイプのセンサを用いることができる。膜厚の測定値は、ドレッシング監視装置60に送られる。ドレッシング監視装置60は、膜厚の測定値からウェハWの膜厚プロファイル(ウェハWの半径方向に沿った膜厚分布)を生成するように構成されている。
A film thickness sensor (film thickness measuring machine) 50 that measures the film thickness of the wafer W is disposed in the polishing table 9. The
次に、ドレッサ5の揺動について図2を参照して説明する。ドレッサアーム17は、点Jを中心として時計回りおよび反時計回りに所定の角度だけ旋回する。この点Jの位置は図1に示す支軸58の中心位置に相当する。そして、ドレッサアーム17の旋回により、ドレッサ5の回転中心は、円弧Lで示す範囲で研磨パッド10の半径方向に揺動する。
Next, the swing of the
図4は、研磨パッド10の研磨面10aの拡大図である。図4に示すように、ドレッサ5の揺動範囲(揺動幅L)は、複数の(図4では5つの)揺動区間Z1,Z2,Z3,Z4,Z5に分割されている。これらの揺動区間Z1〜Z5は、研磨面10a上に予め設定された仮想的な区間であり、ドレッサ5の揺動方向(すなわち研磨パッド10の概ね半径方向)に沿って並んでいる。ドレッサ5は、これらの揺動区間Z1〜Z5を横切って移動しながら、研磨パッド10をドレッシングする。これら揺動区間Z1〜Z5の長さは、互いに同一であってもよく、または異なっていてもよい。
FIG. 4 is an enlarged view of the polishing
研磨パッド10上を揺動しているときのドレッサ5の移動速度は、それぞれの揺動区間Z1〜Z5ごとに予め設定されている。ドレッサ5は、予め設定された移動速度でそれぞれの揺動区間Z1〜Z5を横切る。ドレッサ5の移動速度分布は、それぞれの揺動区間Z1〜Z5でのドレッサ5の移動速度を表している。
The moving speed of the
ドレッサ5の移動速度は、研磨パッド10のカットレートプロファイルの決定要素のうちの1つである。研磨パッド10のカットレートは、単位時間あたりにドレッサ5によって削り取られる研磨パッド10の量(厚さ)を表す。通常、Z1〜Z5の各揺動区間において削り取られる研磨パッド10の厚さはそれぞれ異なるため、カットレートの数値も揺動区間ごとに異なる。しかし、パッドプロファイルは通常フラットである方が好ましいため、各揺動区間毎のカットレートの差が小さくなるように調整する場合がある。ここで、ドレッサ5の移動速度を上げるということは、ドレッサ5の研磨パッド10上での滞在時間を短くすること、すなわち研磨パッド10のカットレートを下げることを意味し、ドレッサ5の移動速度を下げるということは、ドレッサ5の研磨パッド10上での滞在時間を長くすること、すなわち研磨パッド10のカットレートを上げることを意味する。したがって、ある揺動区間でのドレッサ5の移動速度を上げることにより、その揺動区間でのカットレートを下げることができ、ある揺動区間でのドレッサ5の移動速度を下げることにより、その揺動区間でのカットレートを上げることができる。上記の方法で、研磨パッド全体のカットレートプロファイルを調節することができる。なお、本方法で用いるカットレートは、ある揺動区間で削り取られた研磨パッド10の量を、“研磨パッド全体のドレッシング時間”で割った値であり、“各揺動区間の滞在時間”で割った値ではない。
The moving speed of the
ドレッシング監視装置60には、研磨パッド10の目標プロファイル(以下、目標パッドプロファイルという)が記憶されている。目標パッドプロファイルは、研磨パッド10の半径方向に沿った研磨面10aの目標高さ分布を表している。この目標パッドプロファイルは、図示しない入力装置を介してドレッシング監視装置60に入力され、その内部の図示しないメモリに保存される。ドレッシング監視装置60は、研磨面10aの高さの測定値から、研磨パッド10の現在のプロファイル(以下、現在のパッドプロファイルという)を生成し、現在のパッドプロファイルと目標パッドプロファイルとの差分を計算し、この差分に基づいて揺動区間Z1〜Z5でのドレッサ5の移動速度を補正する。
The dressing
現在のパッドプロファイルと目標パッドプロファイルとの差分は、揺動区間Z1〜Z5ごとに算出される。したがって、揺動区間Z1〜Z5ごとに算出された差分に従ってドレッサ5の移動速度が補正される。より具体的には、差分がなくなるようにドレッサ5の移動速度が補正される。例えば、測定されたパッド高さがその時点の目標パッド高さ(目標研磨面高さ)よりも高い揺動区間ではドレッサ5の移動速度が下げられ、測定されたパッド高さがその時点の目標パッド高さよりも低い揺動区間ではドレッサ5の移動速度が上げられる。各揺動区間での目標パッド高さは、目標パッドプロファイルから得られる。このように、現在のパッドプロファイルと目標パッドプロファイルとの差分に基づいてドレッサ5の移動速度が補正される。
The difference between the current pad profile and the target pad profile is calculated for each of the swing sections Z1 to Z5. Therefore, the moving speed of the
ドレッサ5の移動速度の補正のより具体的な例について以下に説明する。以下の例では、現在のパッドプロファイルと目標パッドプロファイルとの差分として、現在のカットレートの目標カットレートに対する比率が算出される。ドレッシング監視装置60は、表面高さの測定値から研磨パッド10のカットレートを複数の揺動区間Z1〜Z5についてそれぞれ算出し、算出されたカットレートの目標カットレートに対する比率(以下、カットレート比という)を複数の揺動区間Z1〜Z5についてそれぞれ計算し、そして得られたカットレート比を、複数の揺動区間Z1〜Z5でのドレッサ5の現在の移動速度にそれぞれ乗算することにより、研磨パッド10上を揺動するときのドレッサ5の移動速度を補正する。
A more specific example of correcting the moving speed of the
例えば、揺動区間Z1での目標カットレートが100[μm/h]であり、算出された現在のカットレートが90[μm/h]である場合は、揺動区間Z1でのカットレート比は0.9(=90/100)である。したがって、ドレッシング監視装置60は、揺動区間Z1での現在の移動速度に0.9を乗じることにより、ドレッサ5の揺動区間Z1での移動速度を補正する。現在の移動速度に0.9を乗じると、ドレッサ5の移動速度(揺動速度)は低くなる。その結果、揺動区間Z1でのドレッサ5の滞在時間が長くなり、カットレートが上昇する。このようにして、ドレッサ5の移動速度が補正される。同様にして、他の揺動区間Z2〜Z5でもドレッサ5の移動速度が補正され、これにより揺動範囲L内でのドレッサ5の移動速度分布が調整される。
For example, when the target cut rate in the swing zone Z1 is 100 [μm / h] and the calculated current cut rate is 90 [μm / h], the cut rate ratio in the swing zone Z1 is 0.9 (= 90/100). Therefore, the dressing
上記目標カットレートは、揺動区間Z1〜Z5についてそれぞれ予め設定される。例えば、フラットな研磨面10aを形成しようとするのであれば、目標カットレートは、測定されたカットレートの研磨面10a全体での平均でもよいし、または図示しない入力装置からドレッシング監視装置60に予め入力されてもよい。
The target cut rate is set in advance for each of the swing zones Z1 to Z5. For example, if a
図5は、補正前のドレッサ移動速度分布と補正後のドレッサ移動速度分布を示す図である。図5において、左側の縦軸は研磨パッド10のカットレートを表し、右側の縦軸はドレッサ5の移動速度を表し、横軸は研磨パッド10の半径方向の距離を表している。実線のグラフは補正前のドレッサ移動速度を表し、点線のグラフは補正後のドレッサ移動速度を表している。
FIG. 5 is a diagram showing a dresser movement speed distribution before correction and a dresser movement speed distribution after correction. In FIG. 5, the left vertical axis represents the cut rate of the
図5に示すようにドレッサ5の移動速度が補正されると、ドレッシング時間全体が変化しうる。このようなドレッシング時間の変化は、ウェハの研磨工程や搬送工程などの他の工程に影響を与える可能性がある。そこで、ドレッシング監視装置60は、ドレッサ5の移動速度の補正後のドレッシング時間が補正前のドレッシング時間と等しくなるように、揺動区間Z1〜Z5での補正された移動速度に調整係数を乗算する。例えば、補正前のドレッシング時間が10秒、補正後のドレッシング時間が13秒である場合は、ドレッシング監視装置60は、その差分3秒をなくすための(すなわち、補正後のドレッシング時間を10秒とするための)調整係数を算出し、この調整係数を揺動区間Z1〜Z5での補正された移動速度にそれぞれ乗算する。
When the moving speed of the
上記調整係数は、補正前のドレッシング時間に対する補正後のドレッシング時間の比(以下、ドレッシング時間比という)である。上述の例では、補正前のドレッシング時間が10秒、補正後のドレッシング時間が13秒であるから、ドレッシング時間比は、1.3である。したがって、ドレッシング時間比1.3が、揺動区間Z1〜Z5での補正された移動速度に乗算される。このような調整係数を用いたドレッシング時間の調整により、ドレッサ5の移動速度の補正にかかわらずドレッシング時間を一定に保つことができる。
The adjustment coefficient is a ratio of dressing time after correction to dressing time before correction (hereinafter referred to as dressing time ratio). In the above example, the dressing time before correction is 10 seconds and the dressing time after correction is 13 seconds, so the dressing time ratio is 1.3. Therefore, the dressing time ratio 1.3 is multiplied by the corrected moving speed in the swing zone Z1 to Z5. By adjusting the dressing time using such an adjustment coefficient, the dressing time can be kept constant regardless of the correction of the moving speed of the
研磨パッド10のドレッシングは、ウェハの研磨レート(除去レートともいう)に影響を与える。より具体的には、ドレッシングが良好に行われたパッド領域ではウェハの研磨レートが高くなり、ドレッシングが不足しているパッド領域ではウェハの研磨レートは低くなる。用いられる研磨剤の種類によっては逆の傾向を示す場合もある。いずれにせよ、研磨パッド10のカットレートとウェハの研磨レートとの間には相関関係がある。したがって、研磨パッド10のカットレートを調整することによって、ウェハの研磨レートを調整することができる。
The dressing of the
ドレッシング監視装置60は、研磨されたウェハの膜厚プロファイルと、目標膜厚プロファイルとの差分に基づいてドレッサ5の移動速度をさらに補正してもよい。以下、具体例を挙げて説明する。図1に示すように、研磨装置は、膜厚センサ50を備えている。ドレッシング監視装置60は膜厚センサ50に接続されており、膜厚の測定値から、研磨されたウェハの膜厚プロファイル(すなわち残膜厚プロファイル)を生成し、さらにウェハ半径方向の位置ごとに研磨レートを算出するようになっている。
The dressing
ドレッシング監視装置60には、ウェハ半径方向に並ぶ複数の領域について目標研磨レートが記憶されている。これら複数の領域は、ウェハの表面上に予め定義された領域であり、例えば、ウェハの中心領域、中間領域、外周領域である。目標研磨レートは図示しない入力装置を介して予めドレッシング監視装置60に入力される。ドレッシング監視装置60は、実際の研磨レートを確認しながら目標研磨レートを変更していくこともある。
The dressing
ドレッシング監視装置60は、ウェハの半径方向に並ぶ複数の領域で算出された研磨レートR、上記複数の領域で予め設定された目標研磨レートR_tar、および上記複数の領域に対応する揺動区間でのカットレートCから、
補正係数=1/(1−K*(R−R_tar)/C)
を計算し、この補正係数を上記揺動区間でのドレッサ5の移動速度にそれぞれ乗じることで、移動速度をさらに補正する。補正係数は、上記式を用いて揺動区間Z1〜Z5それぞれについて算出される。ここで、Kはカットレートと研磨レートの関係を表す係数であり、実験によって予め求められる。Kは定数でもよく、または研磨レートRの関数としてもよい。
The dressing
Correction coefficient = 1 / (1-K * (R-R_tar) / C)
And the movement speed is further corrected by multiplying the correction coefficient by the movement speed of the
ウェハの中心領域での補正係数は、ウェハの中心領域に対応する揺動区間Z3でのドレッサ5の移動速度に乗算され、ウェハの中間領域での補正係数は、ウェハの中間領域に対応する揺動区間Z2およびZ4でのドレッサ5の移動速度に乗算され、ウェハの外周領域での補正係数は、ウェハの外周領域に対応する揺動区間Z1およびZ5でのドレッサ5の移動速度に乗算される。ウェハの中心領域、中間領域、外周領域に対応する揺動区間は、予め揺動区間Z1〜Z5から選択される。このように、ドレッサ5の移動速度を通じて研磨パッド10のカットレートを調整することにより、ウェハの研磨レートを制御することができる。
The correction coefficient in the central area of the wafer is multiplied by the moving speed of the
残膜厚プロファイルはウェハが研磨された後に取得されるので、残膜厚プロファイルに基づくドレッサ5の移動速度の補正は次のウェハの研磨に反映される。ドレッサ5は、補正された移動速度を含むドレッシング条件下で研磨パッド10をドレッシングし、これによりパッドプロファイルは目標パッドプロファイルに近づく。後続のウェハは、目標パッドプロファイルに近づいた研磨パッド10によって研磨される。
Since the remaining film thickness profile is acquired after the wafer is polished, the correction of the movement speed of the
ドレッシング監視装置60は、ウェハの初期膜厚プロファイルと目標膜厚プロファイルとの差分に基づいてドレッサ5の移動速度を補正してもよい。ドレッシング監視装置60には、目標膜厚プロファイルが記憶されている。この目標膜厚プロファイルは図示しない入力装置を介して予めドレッシング監視装置60に入力される。ドレッシング監視装置60は、初期膜厚プロファイルと目標膜厚プロファイルとの差分から目標研磨量の分布を算出する。目標研磨量は、ウェハ領域ごとの初期膜厚と目標膜厚との差分であり、初期膜厚から目標膜厚を減算することによって求められる。
The dressing
ドレッシング監視装置60は、目標研磨量の分布に基づいて、上記補正されたドレッサ5の移動速度を補正する。具体的には、目標研磨量の多いウェハ領域に対応する揺動区間では、ドレッサ5の移動速度を低下させ、目標研磨量の少ないウェハ領域に対応する揺動区間では、ドレッサ5の移動速度を増加させる。このように、ドレッサ5の移動速度を通じて研磨パッド10のカットレートを調整することにより、ウェハの研磨量分布を制御することができる。
The dressing
初期膜厚測定は、膜厚センサ50とは別の膜厚測定機によってウェハの研磨前に実行される。図6は、研磨テーブル9から離れて設けられた膜厚測定機55を備えた研磨装置を示す図である。この膜厚測定機55としては、渦電流センサ、光学式センサなどの非接触タイプの膜厚測定機を用いることができる。ウェハは、まず膜厚測定機55に搬入され、ここでウェハの半径方向に沿った複数の位置で初期膜厚が測定される。初期膜厚の測定値はドレッシング監視装置60に送られ、初期膜厚の測定値から初期膜厚プロファイルが生成される。そして、上述したようにドレッシング監視装置60は、目標研磨量の分布に基づいて、上記補正されたドレッサ5の移動速度を補正する。
The initial film thickness measurement is performed by a film thickness measuring machine different from the
ドレッサ5は、補正された移動速度を含むドレッシング条件下で研磨パッド10をドレッシングし、これによりパッドプロファイルは目標パッドプロファイルに近づく。ウェハは、図示しない搬送機構により膜厚測定機55からトップリング20に搬送される。ウェハは、研磨パッド10上で研磨され、これにより研磨プロファイルは目標研磨プロファイルに近づく。研磨されたウェハの膜厚は、膜厚センサ50によって測定されてもよく、または膜厚測定機55によって測定されてもよい。初期膜厚を測定する膜厚測定機は、研磨装置内に設けられることもあれば、研磨装置外に設けられることもある。例えば、研磨工程の前段階の処理装置(例えば成膜装置)に設けられた膜厚測定機による測定情報がドレッシング監視装置60に送られてもよい。
The
次に、膜厚測定機55および図1に示す研磨装置を備えた基板処理装置の詳細な構成について図7を参照して説明する。基板処理装置は、ウェハを研磨し、洗浄し、乾燥させる一連の工程を行うことができる装置である。図7に示すように、基板処理装置は、略矩形状のハウジング61を備えており、ハウジング61の内部は隔壁61a,61bによってロード/アンロード部70と研磨部80と洗浄部90とに区画されている。基板処理装置は、ウェハ処理動作を制御する動作制御部100を有している。ドレッシング監視装置60は動作制御部100に内蔵されている。
Next, a detailed configuration of the substrate processing apparatus including the film
ロード/アンロード部70は、多数のウェハ(基板)をストックするウェハカセットが載置されるフロントロード部71を備えている。このロード/アンロード部70には、フロントロード部71の並びに沿って走行機構72が敷設されており、この走行機構72上にウェハカセットの配列方向に沿って移動可能な搬送ロボット(ローダー)73が設置されている。搬送ロボット73は走行機構72上を移動することによってフロントロード部71に搭載されたウェハカセットにアクセスできるようになっている。
The load / unload
研磨部80は、ウェハの研磨が行われる領域であり、第1研磨装置80A、第2研磨装置80B、第3研磨装置80C、第4研磨装置80Dを備えている。第1研磨装置80Aは、研磨面を有する研磨パッド10が取り付けられた第1研磨テーブル9Aと、ウェハを保持しかつウェハを研磨テーブル9A上の研磨パッド10に押圧しながら研磨するための第1トップリング20Aと、研磨パッド10に研磨液(例えばスラリ)やドレッシング液(例えば、純水)を供給するための第1研磨液供給ノズル4Aと、研磨パッド10の研磨面のドレッシングを行うための第1ドレッシングユニット2Aと、液体(例えば純水)と気体(例えば窒素ガス)の混合流体または液体(例えば純水)を霧状にして研磨面に噴射する第1アトマイザ8Aとを備えている。
The polishing
同様に、第2研磨装置80Bは、研磨パッド10が取り付けられた第2研磨テーブル9Bと、第2トップリング20Bと、第2研磨液供給ノズル4Bと、第2ドレッシングユニット2Bと、第2アトマイザ8Bとを備えており、第3研磨装置80Cは、研磨パッド10が取り付けられた第3研磨テーブル9Cと、第3トップリング20Cと、第3研磨液供給ノズル4Cと、第3ドレッシングユニット2Cと、第3アトマイザ8Cとを備えており、第4研磨装置80Dは、研磨パッド10が取り付けられた第4研磨テーブル9Dと、第4トップリング20Dと、第4研磨液供給ノズル4Dと、第4ドレッシングユニット2Dと、第4アトマイザ8Dとを備えている。
Similarly, the
第1研磨装置80A、第2研磨装置80B、第3研磨装置80C、および第4研磨装置80Dは、互いに同一の構成を有しており、それぞれ図1に示す研磨装置と同じ構成である。すなわち、図7に示すトップリング20A〜20D、ドレッシングユニット2A〜2D、研磨テーブル9A〜9D、研磨液供給ノズル4A〜4Dは、それぞれ図1に示すトップリング20、ドレッシングユニット2、研磨テーブル9、研磨液供給ノズル4に対応する。なお、図1では、アトマイザは省略されている。
The
図7に示すように、第1研磨装置80Aおよび第2研磨装置80Bに隣接して、第1リニアトランスポータ81が配置されている。この第1リニアトランスポータ81は、4つの搬送位置(第1搬送位置TP1、第2搬送位置TP2、第3搬送位置TP3、第4搬送位置TP4)の間でウェハを搬送する機構である。また、第3研磨装置80Cおよび第4研磨装置80Dに隣接して、第2リニアトランスポータ82が配置されている。この第2リニアトランスポータ82は、3つの搬送位置(第5搬送位置TP5、第6搬送位置TP6、第7搬送位置TP7)の間でウェハを搬送する機構である。
As shown in FIG. 7, a first
第1搬送位置TP1に隣接して、搬送ロボット73からウェハを受け取るためのリフタ84が配置されている。ウェハはこのリフタ84を介して搬送ロボット73から第1リニアトランスポータ81に渡される。リフタ84と搬送ロボット73との間に位置して、シャッタ(図示せず)が隔壁61aに設けられており、ウェハの搬送時にはシャッタが開かれて搬送ロボット73からリフタ84にウェハが渡されるようになっている。
A
膜厚測定機55はロード/アンロード部70に隣接して配置されている。ウェハは、搬送ロボット73によってウェハカセットから取り出され、膜厚測定機55に搬入される。膜厚測定機55では、ウェハの半径方向に沿った複数の位置で初期膜厚が測定される。初期膜厚の測定後、ウェハは、搬送ロボット73によってリフタ84に渡され、さらにリフタ84から第1リニアトランスポータ81に渡され、そして第1リニアトランスポータ81によって研磨装置80A,80Bに搬送される。第1研磨装置80Aのトップリング20Aは、そのスイング動作により研磨テーブル9Aの上方位置と第2搬送位置TP2との間を移動する。したがって、トップリング20Aへのウェハの受け渡しは第2搬送位置TP2で行われる。
The film
同様に、第2研磨装置80Bのトップリング20Bは研磨テーブル9Bの上方位置と第3搬送位置TP3との間を移動し、トップリング20Bへのウェハの受け渡しは第3搬送位置TP3で行われる。第3研磨装置80Cのトップリング20Cは研磨テーブル9Cの上方位置と第6搬送位置TP6との間を移動し、トップリング20Cへのウェハの受け渡しは第6搬送位置TP6で行われる。第4研磨装置80Dのトップリング20Dは研磨テーブル9Dの上方位置と第7搬送位置TP7との間を移動し、トップリング20Dへのウェハの受け渡しは第7搬送位置TP7で行われる。
Similarly, the
第1リニアトランスポータ81と、第2リニアトランスポータ82と、洗浄部90との間にはスイングトランスポータ85が配置されている。第1リニアトランスポータ81から第2リニアトランスポータ82へのウェハの受け渡しは、スイングトランスポータ85によって行われる。ウェハは、第2リニアトランスポータ82によって第3研磨装置80Cおよび/または第4研磨装置80Dに搬送される。
A
スイングトランスポータ85の側方には、図示しないフレームに設置されたウェハの仮置き台86が配置されている。この仮置き台86は、図7に示すように、第1リニアトランスポータ81に隣接して配置されており、第1リニアトランスポータ81と洗浄部90との間に位置している。スイングトランスポータ85は、第4搬送位置TP4、第5搬送位置TP5、および仮置き台86の間でウェハを搬送する。
On the side of the
仮置き台86に載置されたウェハは、洗浄部90の第1の搬送ロボット91によって洗浄部90に搬送される。図7に示すように、洗浄部90は、研磨されたウェハを洗浄液で洗浄する一次洗浄モジュール92および二次洗浄モジュール93と、洗浄されたウェハを乾燥する乾燥モジュール95とを備えている。第1の搬送ロボット91は、ウェハを仮置き台86から一次洗浄モジュール92に搬送し、さらに一次洗浄モジュール92から二次洗浄モジュール93に搬送するように動作する。二次洗浄モジュール93と乾燥モジュール95との間には、第2の搬送ロボット96が配置されている。この第2の搬送ロボット96は、ウェハを二次洗浄モジュール93から乾燥モジュール95に搬送するように動作する。
The wafer placed on the temporary placement table 86 is transferred to the
乾燥されたウェハは、搬送ロボット73により乾燥モジュール95から取り出され、膜圧測定機55に搬入される。膜厚測定機55では、ウェハの半径方向に沿った複数の位置で研磨後の膜厚が測定される。通常は初期膜厚測定と同じ位置で測定が行われる。
The dried wafer is taken out from the drying
測定が終了したウェハは、搬送ロボット73により膜厚測定機55から取り出され、ウェハカセットに戻される。このようにして、研磨、洗浄、および乾燥を含む一連の処理がウェハに対して行われる。
The wafer for which measurement has been completed is taken out from the film
これまでの説明では、図2のようにドレッサがドレッサ旋回軸J点を中心にして揺動する場合について説明したが、ドレッサが直線往復運動する場合や、他の任意の運動をする場合でも本発明を適用することができる。さらに、これまでの説明ではドレッサの移動速度を調節してカットレートを調節する場合について説明したが、ドレッサの荷重または回転速度を補正してカットレートを調整する場合にも本発明を適用することができる。また、これまでの説明では、図1のように研磨部材(研磨パッド)が回転運動する場合について説明したが、研磨部材が無限軌道のように運動する場合でも本発明を適用することができる。 In the above description, the case where the dresser oscillates about the dresser swivel axis J as shown in FIG. 2 has been described. However, even when the dresser reciprocates linearly or performs any other motion, The invention can be applied. Furthermore, in the above description, the case where the cut rate is adjusted by adjusting the movement speed of the dresser has been described. However, the present invention is also applied to the case where the cut rate is adjusted by correcting the load or rotation speed of the dresser. Can do. In the above description, the case where the polishing member (polishing pad) rotates as shown in FIG. 1 has been described. However, the present invention can be applied even when the polishing member moves like an endless track.
1 研磨ユニット
2 ドレッシングユニット
3 ベース
4 研磨液供給ノズル
5 ドレッサ
8 アトマイザ
9 研磨テーブル
10 研磨パッド
13 モータ
15 自在継ぎ手
16 ドレッサ軸
17 ドレッサアーム
18 トップリングシャフト
19 エアシリンダ
20 トップリング
31 テーブルロータリエンコーダ
32 ドレッサロータリエンコーダ
35 パッド粗さ測定器
40 パッド高さセンサ
41 センサターゲット
50 膜厚センサ
55 膜厚測定機
56 モータ
58 支軸
60 ドレッシング監視装置
61 ハウジング
70 ロード/アンロード部
71 フロントロード部
72 走行機構
73 搬送ロボット
80 研磨部
80A〜80D 研磨装置
81 第1リニアトランスポータ
82 第2リニアトランスポータ
84 リフタ
86 仮置き台
90 洗浄部
91 第1の搬送ロボット
92 一次洗浄モジュール
93 二次洗浄モジュール
95 乾燥モジュール
96 第2の搬送ロボット
DESCRIPTION OF
Claims (18)
ドレッサを前記研磨部材上で揺動させて該研磨部材をドレッシングし、
前記ドレッサの揺動方向に沿って前記研磨部材上に予め設定された複数の揺動区間のそれぞれにおいて前記研磨部材の表面高さを測定し、
前記表面高さの測定値から得られた現在のプロファイルと、前記研磨部材の目標プロファイルとの差分を計算し、
前記差分がなくなるように前記複数の揺動区間での前記ドレッサの移動速度を補正することを特徴とする方法。 A method for adjusting a profile of a polishing member used in a substrate polishing apparatus,
Dressing the polishing member by swinging a dresser on the polishing member;
Measuring the surface height of the polishing member in each of a plurality of preset swing sections on the polishing member along the swinging direction of the dresser;
Calculating the difference between the current profile obtained from the measured surface height and the target profile of the abrasive member;
A method of correcting a moving speed of the dresser in the plurality of swing sections so that the difference is eliminated.
前記表面高さの測定値から前記研磨部材のカットレートを前記複数の揺動区間について算出し、
前記算出されたカットレートと、前記複数の揺動区間についてそれぞれ予め設定された目標カットレートとの差分を計算する工程であることを特徴とする請求項1に記載の方法。 Calculating the difference between the current profile and the target profile comprises:
Calculate the cut rate of the polishing member for the plurality of swing sections from the measured value of the surface height,
The method according to claim 1, further comprising calculating a difference between the calculated cut rate and a preset target cut rate for each of the plurality of swing sections.
前記ドレッサの移動速度を補正する工程は、前記複数の揺動区間での前記研磨部材上の前記ドレッサの移動速度に前記カットレート比をそれぞれ乗算する工程であることを特徴とする請求項2に記載の方法。 The step of calculating the difference between the calculated cut rate and the target cut rate is a step of calculating a cut rate ratio that is a ratio of the calculated cut rate to the target cut rate,
The step of correcting the moving speed of the dresser is a step of multiplying the moving speed of the dresser on the polishing member in the plurality of swing sections by the cut rate ratio, respectively. The method described.
前記ドレッサの移動速度を補正する前の前記研磨部材のドレッシング時間と、前記補正後のドレッシング時間と差分をなくすための調整係数を、前記補正された移動速度に乗算する工程をさらに含むことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の方法。 Calculate the dressing time of the polishing member after correcting the movement speed of the dresser,
The method further includes the step of multiplying the corrected moving speed by an adjustment factor for eliminating a difference between the dressing time of the polishing member before correcting the moving speed of the dresser and the dressing time after correction. The method according to any one of claims 1 to 4.
前記膜厚の測定値から得られた残膜厚プロファイルと、目標膜厚プロファイルとの差分に基づいて、前記補正された移動速度をさらに補正することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の方法。 Measure the thickness of the substrate polished by the polishing member,
7. The corrected moving speed is further corrected based on a difference between a remaining film thickness profile obtained from the measured value of the film thickness and a target film thickness profile. The method according to one item.
前記膜厚の測定値から前記基板の半径方向に並ぶ複数の領域での前記基板の研磨レートを算出し、
前記複数の領域について予め設定された目標研磨レートを準備し、
前記複数の領域に対応する前記揺動区間での前記研磨部材のカットレートを算出し、
前記研磨レート、前記目標研磨レート、および前記カットレートから補正係数を計算し、
前記補正係数を前記揺動区間での前記補正された移動速度に乗算する工程であることを特徴とする請求項7に記載の方法。 The step of further correcting the corrected moving speed includes:
Calculate the polishing rate of the substrate in a plurality of regions aligned in the radial direction of the substrate from the measured value of the film thickness,
Preparing a preset target polishing rate for the plurality of regions,
Calculating a cut rate of the polishing member in the swing section corresponding to the plurality of regions;
Calculating a correction coefficient from the polishing rate, the target polishing rate, and the cut rate;
The method according to claim 7, wherein the correction coefficient is a step of multiplying the corrected moving speed in the swing section by the correction coefficient.
前記初期膜厚プロファイルと前記目標膜厚プロファイルとの差分から、目標研磨量の分布を算出し、
前記目標研磨量の分布に基づいて、前記補正された移動速度をさらに補正することを特徴とする請求項7に記載の方法。 Obtain an initial film thickness profile and a target film thickness profile of the substrate,
From the difference between the initial film thickness profile and the target film thickness profile, calculate the distribution of the target polishing amount,
The method according to claim 7, wherein the corrected moving speed is further corrected based on the distribution of the target polishing amount.
研磨部材を支持する研磨テーブルと、
前記研磨部材に基板を押し付けるトップリングと、
前記研磨部材上で揺動することにより該研磨部材をドレッシングするドレッサと、
前記研磨部材のプロファイルを調整するドレッシング監視装置と、
前記ドレッサの揺動方向に沿って前記研磨部材上に予め設定された複数の揺動区間のそれぞれにおいて前記研磨部材の表面高さを測定する表面高さ測定機とを備え、
前記ドレッシング監視装置は、
前記表面高さの測定値から得られた現在のプロファイルと、前記研磨部材の目標プロファイルとの差分を計算し、
前記差分がなくなるように前記複数の揺動区間での前記ドレッサの移動速度を補正することを特徴とする研磨装置。 A polishing apparatus for polishing a substrate,
A polishing table for supporting the polishing member;
A top ring that presses the substrate against the polishing member;
A dresser for dressing the polishing member by swinging on the polishing member;
A dressing monitoring device for adjusting the profile of the polishing member;
A surface height measuring device that measures the surface height of the polishing member in each of a plurality of swing sections preset on the polishing member along the swinging direction of the dresser;
The dressing monitoring device comprises:
Calculating the difference between the current profile obtained from the measured surface height and the target profile of the abrasive member;
A polishing apparatus, wherein the moving speed of the dresser in the plurality of swing sections is corrected so that the difference is eliminated.
前記表面高さの測定値から前記研磨部材のカットレートを前記複数の揺動区間について算出し、
前記算出されたカットレートと、前記複数の揺動区間についてそれぞれ予め設定された目標カットレートとの差分を計算する工程であることを特徴とする請求項10に記載の研磨装置。 Calculating the difference between the current profile and the target profile performed by the dressing monitoring device;
Calculate the cut rate of the polishing member for the plurality of swing sections from the measured value of the surface height,
The polishing apparatus according to claim 10, wherein the polishing apparatus is a step of calculating a difference between the calculated cut rate and a target cut rate preset for each of the plurality of swing sections.
前記ドレッシング監視装置によって実行される前記ドレッサの移動速度を補正する工程は、前記複数の揺動区間での前記研磨部材上の前記ドレッサの移動速度に前記カットレート比をそれぞれ乗算する工程であることを特徴とする請求項11に記載の研磨装置。 The step of calculating the difference between the calculated cut rate and the target cut rate executed by the dressing monitoring device is a step of calculating a cut rate ratio that is a ratio of the calculated cut rate to the target cut rate And
The step of correcting the moving speed of the dresser executed by the dressing monitoring device is a step of multiplying the moving speed of the dresser on the polishing member in the plurality of swing sections by the cut rate ratio, respectively. The polishing apparatus according to claim 11.
前記ドレッサの移動速度を補正した後の前記研磨部材のドレッシング時間を算出し、
前記ドレッサの移動速度を補正する前の前記研磨部材のドレッシング時間と、前記補正後のドレッシング時間と差分をなくすための調整係数を、前記補正された移動速度に乗算する工程をさらに行うことを特徴とする請求項10乃至13のいずれか一項に記載の研磨装置。 The dressing monitoring device comprises:
Calculate the dressing time of the polishing member after correcting the movement speed of the dresser,
The step of multiplying the corrected moving speed by an adjustment coefficient for eliminating a difference between the dressing time of the polishing member before correcting the moving speed of the dresser and the dressing time after correction is further performed. The polishing apparatus according to any one of claims 10 to 13.
前記ドレッシング監視装置は、前記膜厚の測定値から得られた残膜厚プロファイルと、目標膜厚プロファイルとの差分に基づいて、前記補正された移動速度をさらに補正することを特徴とする請求項10乃至15のいずれか一項に記載の研磨装置。 The polishing apparatus further comprises a film thickness measuring machine that measures the film thickness of the substrate polished by the polishing member,
The dressing monitoring device further corrects the corrected moving speed based on a difference between a remaining film thickness profile obtained from the measured value of the film thickness and a target film thickness profile. The polishing apparatus according to any one of 10 to 15.
前記膜厚の測定値から前記基板の半径方向に並ぶ複数の領域での前記基板の研磨レートを算出し、
前記複数の領域について予め設定された目標研磨レートを準備し、
前記複数の領域に対応する前記揺動区間での前記研磨部材のカットレートを算出し、
前記研磨レート、前記目標研磨レート、および前記カットレートから補正係数を計算し、
前記補正係数を前記揺動区間での前記補正された移動速度に乗算する工程であることを特徴とする請求項16に記載の研磨装置。 Further correcting the corrected travel speed performed by the dressing monitoring device,
Calculate the polishing rate of the substrate in a plurality of regions aligned in the radial direction of the substrate from the measured value of the film thickness,
Preparing a preset target polishing rate for the plurality of regions,
Calculating a cut rate of the polishing member in the swing section corresponding to the plurality of regions;
Calculating a correction coefficient from the polishing rate, the target polishing rate, and the cut rate;
The polishing apparatus according to claim 16, wherein the polishing apparatus is a step of multiplying the corrected moving speed in the swing section by the correction coefficient.
前記基板の初期膜厚プロファイルと目標膜厚プロファイルを取得し、
前記初期膜厚プロファイルと前記目標膜厚プロファイルとの差分から、目標研磨量の分布を算出し、
前記目標研磨量の分布に基づいて、前記補正された移動速度をさらに補正することを特徴とする請求項16に記載の研磨装置。 The dressing monitoring device comprises:
Obtain an initial film thickness profile and a target film thickness profile of the substrate,
From the difference between the initial film thickness profile and the target film thickness profile, calculate the distribution of the target polishing amount,
The polishing apparatus according to claim 16, wherein the corrected moving speed is further corrected based on the distribution of the target polishing amount.
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